バイメタル表面の構造と触媒作用

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07242218
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 田中 虔一 東京大学, 物性研究所, 教授 (00016718)
• 研究分担者: 大川 祐司 東京大学, 物性研究所, 助手 (40242169)
• キーワード: バイメタル単結晶触媒 / Pt-Rh三元触媒 / NO還元反応 / Pt-Rh合金単結晶表面 / Pt(100),Pt(110)の触媒作用 / Rh / Pt(100)の触媒作用 / Rh / Pt(110)の触媒作用 / 構造敏感と構造鈍感触媒

研究概要

Pt-Rhバイメタル触媒はガソリン車排気ガス中のNO_Xを除去する三元触媒として知られている。触媒の特性を上げるのに少量のRhが不可欠なことは経験から分かっている。しかしRhの役割は殆ど分かっていない。本研究ではPt(100),Pt(110)等の単結晶表面に電気化学的にRhを析出させた表面を作って、表面の構造と触媒活性を調べた。その結果、Rhの役割はほぼ解明できた。Pt(100),Pt(110)の単結晶表面のNO+H_2反応に対する触媒活性を調べてみるとPt(100)表面は活性が高く約400K(130C)から反応が始まりN_2の生成が認められる。しかし、Pt(110)表面は殆ど活性を示さず700K(430C)以上になってもN_2の生成は殆ど認められなかった。このような表面に一層以下のRh原子を析出させるとPt(100)表面だけでなくPt(110)表面も約400K(130C)から反応が始まり、しかも殆ど同じ活性を示すことが分かった。即ち、NO+H_2反応はPt表面では「構造敏感な反応」であったのがRhを少量のせたPt触媒では完全に「構造鈍感な反応」に変わってしまうことが分かった。このことは実用触媒にとって大変に重要である。即ち、Rhを加えると表面に出ている全ての白金原子が触媒として高い機能を発揮するようになることを意味する。また、このような高い機能を持つ触媒表面は1原子層のPtに約1/3層のRhによって構成できることを示した。

研究成果

• [文献書誌] H.Tmura: "Cyclic Voltamogram of Rh(100),Pt-deposited Rh(100)and Chemically Reconstructed Pt/Rh(100)Surfaces." J.Electroanal.Chem.381. 95-98 (1995)
• [文献書誌] N.M.H.Janssen: "Hysterisis and Oscillations in the Selectivity during the NO-H_2 Reaction over Rh(533)." Catalysis Lett.35. 155-163 (1995)
• [文献書誌] Y.Matsumoto: "Growth and Ordering of Cu-O chains on Ag(110)surface" Surf.Sci.336. L762-L766 (1995)
• [文献書誌] K.Sasaki: "Thermal fluctuations of added rows on Ag(110)surface." Surf.Sci.327. 33-37 (1995)
• [文献書誌] Y.Matsumoto: "Growth of Cu-O chains on Ag(110)surface." Surf.Sci.325. L435-440 (1995)
• [文献書誌] K.Tanaka: "Chemical Reconstruction of Pt-Rh(100)Alloy and Pt/Rh(100),Rh/Pt(100)Bimetallic Surfaces." J.Chinese Chem.Soc.42. 303-307 (1995)
• [文献書誌] H.Tamura: "Mechanism of Chemical Activation of Pt-Rh Alloy and Pt/Rh Bimetallic Single Crystal Surfaces." Catalysis and Automotive Pollution Controll III,Studies in Surface Science and Catalysis. vol.96. 229-236. (1995)
• [文献書誌] K.Ueda: "Oxygen Adsorption Stidy on Rh(100)Surface by Electron Stimulated Desorption Spectroscopy." Jpn.J.Appl.,Phys.34. 3662-3665 (1995)
• [文献書誌] K.Ono: "Temperature Dependence of Magneto-optic Kerr Effect and Spin-resolved Photoemission of Ni(110)" J.Magnetism and Magnetic Materials. 148. 74-75 (1995)